a) Esboce os orbitais moleculares do íon e desenhe seu diagrama de nível de energia.
b) Quantos elétrons há no íon
?
c) Escreva a configuração eletrônica do íon em termos de seus OMs.
d) Qual a ordem de ligação no
?
b) Quantos elétrons há no íon
c) Escreva a configuração eletrônica do íon em termos de seus OMs.
d) Qual a ordem de ligação no
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre o íon
usando a teoria dos orbitais moleculares. A gente vai precisar entender como os orbitais moleculares se formam a partir dos orbitais atômicos, contar os elétrons no íon, escrever a configuração eletrônica em termos dos orbitais moleculares e descobrir a ordem de ligação. Vamos por partes!
Passo 2
Primeiro, vamos esboçar os orbitais moleculares do íon
. Esse íon é formado por dois átomos de hidrogênio compartilhando um elétron. Cada átomo de hidrogênio tem um orbital atômico 1s. Quando esses orbitais se combinam, formam dois orbitais moleculares: um orbital σ (sigma) de baixa energia e um orbital σ* (sigma estrela) de alta energia.
Passo 3
Agora, vamos desenhar o diagrama de nível de energia. No eixo vertical, colocamos a energia. Os orbitais atômicos 1s dos dois átomos de hidrogênio estão no mesmo nível de energia. Quando eles se combinam para formar os orbitais moleculares, o orbital σ fica abaixo dos orbitais atômicos, indicando menor energia, e o orbital σ* fica acima, indicando maior energia.
Passo 4
Vamos contar quantos elétrons tem no íon
. Sabemos que cada átomo de hidrogênio tem 1 elétron, então dois átomos têm 2 elétrons. Mas, como o íon é
, ele perdeu 1 elétron. Portanto, o íon tem
elétron.
Passo 5
Com o número de elétrons determinado, vamos escrever a configuração eletrônica do íon em termos dos orbitais moleculares. Como temos apenas 1 elétron, ele vai ocupar o orbital molecular de menor energia, que é o orbital σ. Então, a configuração eletrônica é
.
Passo 6
Por fim, vamos determinar a ordem de ligação no
. A ordem de ligação é calculada pela fórmula:
No nosso caso, temos 1 elétron no orbital σ (ligado) e nenhum no σ* (anti-ligado). Assim:
Resposta
a) Os orbitais moleculares do
são um orbital σ de baixa energia e um orbital σ* de alta energia, com o diagrama de nível de energia mostrando σ abaixo de σ*.
b) O íon
tem 1 elétron.
c) A configuração eletrônica do íon em termos de orbitais moleculares é
.
d) A ordem de ligação no
é 0.5.